2022 Fiscal Year Annual Research Report
異相界面における疲労破壊のエンブリオ形成メカニズムの解明
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20H02024
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
下川 智嗣 金沢大学, 機械工学系, 教授 (40361977)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
新山 友暁 金沢大学, 機械工学系, 准教授 (00583858)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 粒界 / 疲労強度 / 分子動力学 / 繰返し変形 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は原子シミュレーションを用いて世界最大規模の繰返し荷重下における「異相界面」と「固執すべり帯(PSB) を構成する転位」の相互作用シミュレーションを実施し，異相界面での転位の侵入・分解・通過の重畳現象により生じる疲労破壊の核形成の起点の形成機構を解明することである．最終年度の2022年度は，PSB（2つの転位壁とその転位壁間のチャンネルを運動するらせん転位でモデル化）と粒界の相互作用シミュレーションを実施した．まず刃状転位で構成される転位壁の安定性に及ぼす粒界の影響を検討し，粒界の転位ピン止め効果が転位壁の安定性に対して粒径依存性を生み出すことを確認した．さらに，PSBと粒界の繰返し変形下における相互作用を詳細に解析し，チェンネル内を運動するらせん転位が粒界に侵入した後に逆方向に変形を加えたところ粒界に侵入したらせん転位は再放出できなくなり，PSBの塑性変形能力が低下することを確認した．このことは，繰返し変形下におけるPSBを含む領域の応力が上昇することを意味しており，PSBを構成する転位壁が崩壊しやすくなることに繋がることがわかった．さらに，粒界に侵入した転位の存在が粒界破壊の起点と成り得るかを調査するために，粒界に転位を侵入させた双結晶モデルに対して様々な変形解析を実施し，粒界に転位を含む場合の方が，含まない場合に比べて粒界破壊が生じやすいことを確認した．このことは，繰返し変形下におけるPSBと粒界の反応において，結晶粒径が小さくなるほどチャンネル内の転位は粒界に侵入し，その結果変形応力の増加を引き起こし粒界が破壊の起点になり得ることを明らかにした．
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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